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Was ist DisplayPort?
Ende 2003 kam eine Gruppe führender PC-, Grafik- und Halbleiterunternehmen zusammen, um einen neuen Standard für digitale Schnittstellen zu planen, um den zukünftigen Anforderungen an die Schnittstelle gerecht zu werden und die Kosten und die Komplexität der Displays zu reduzieren. Ziel war es, eine offene, standardbasierte, lizenzgebührenfreie und erweiterbare Schnittstelle zu entwickeln, die sowohl für externe Desktop-Monitore als auch für interne Display-Schnittstellen geeignet ist, und sie für die Implementierung in Produkten im Jahr 2006 bereit zu halten.
Diese Gruppe war der Start der Video Electronics Standard Association (VESA), einem internationalen gemeinnützigen Unternehmen, das branchenweite Schnittstellenstandards für die PC-, Workstation- und Unterhaltungselektronikindustrie unterstützt und festlegt.
Die neue Schnittstelle soll die proprietäre digitale visuelle Schnittstelle (DVI) ersetzen, die zwischen dem PC und einem externen Display verwendet wird. Diese Schnittstelle konnte nicht aktualisiert werden und hatte physische, funktionale und Kostenbeschränkungen, die ihre Eignung für zukünftige Anforderungen beeinträchtigten. Der DisplayPort™-Standard spezifiziert eine bidirektionale Anzeigeverbindung mit hoher Bandbreite, die einen gemeinsamen Schnittstellenansatz für die interne und externe Anzeigekonnektivität ermöglicht. Die DisplayPort™-Schnittstelle Charakteristiken: Optionale Audiofunktion.
Dieser Standard bietet eine offene und erweiterbare lizenzgebührenfreie Spezifikation, die die aktuellen und zukünftigen Anforderungen der PC-Industrie, ohne die mit der anderen Schnittstellentechnologie verbundenen Einschränkungen, erfüllt.
DisplayPort Versionen
Die erste Generation von DisplayPort™ bot eine Rohbandbreite von über 10,8 Gbit/s, mit der keine andere Anzeigeschnittstelle mithalten konnte. DisplayPort™ unterstützte auch sehr lange, nicht aktive Kabel, optionale Verriegelungsdesigns für Steckverbinder und Audiounterstützung. Darüber hinaus kann mit DisplayPort™ die Spread-Spectrum-Taktung aktiviert werden, um EMI zu reduzieren, und Quellgeräte wie GPUs können im Dual-Modus betrieben werden.
Letzteres ist wertvoll, da es demselben Anschluss ermöglicht, TMDS-Signale mithilfe kostengünstiger Pegelverschiebungsadapter zur Unterstützung von DVI- und HDMI-Ausgängen zu transportieren.
Die Datenverbindungsraten von DisplayPort™ 1.1 sind unabhängig vom Timing des angeschlossenen Anzeigegeräts entweder auf 1,62 Gbit/s pro Spur oder 2,7 Gbit/s pro Spur festgelegt. Für dieses Design ist nur eine einzige Referenztaktquelle erforderlich, um so viele DisplayPort™-Streams anzusteuern, wie Display-Pipelines in der GPU vorhanden sind.
Im Gegensatz dazu benötigen DVI und HDMI™ jeweils eine dedizierte Taktquelle pro Anzeigezeitpunkt. Diese einzigartige DisplayPort™-Funktion ermöglicht das effizienteste Multi-Display-Design und ergänzt die AMD Eyefinity Multi-Display-Technologie. Anfang 2010 wurde die DisplayPort™ 1.2-Spezifikation von VESA bestätigt. Diese neue Überarbeitung des Standards bietet Unterstützung für neue und aufregende Funktionen, einschließlich Audio mit hoher Bitrate, noch höherer Bandbreite von 10,8 Gbit/s bis 21,6 Gbit/s und Multi-Stream-Funktionen.
Im letzten Quartal 2014 wurde DisplayPort™ 1.3 genehmigt, was die Bandbreite mit dem neuen HBR3-Modus mit 8,1 Gbit/s pro Spur von 5,4 Gbit/s mit HBR2 in Version 1.2 auf 32,4 Gbit/s erhöhte.
Im März 2016 wurde DisplayPort™ 1.4 veröffentlicht. Es verwendet weiterhin den HBR3-Modus, unterstützt jedoch Display Stream Compression 1.2 (DSC) und diese nächste Generation für DisplayPort™ verbessert die Verbindungsrate von 8,1 auf 10 Gbit/s, wodurch die Gesamtbandbreite von 32,4 auf 40 Gbit/s erhöht wird.
Version 2.0
DisplayPort™ 2.0, das im Juni 2019 eingeführt wurde, bietet eine bis zu dreifache Steigerung der Datenbandbreitenleistung im Vergleich zur vorherigen Version von DisplayPort™, sowie neue Funktionen, um zukünftige Leistungsanforderungen von Displays zu erfüllen. Dazu gehören Auflösungen über 8K, höhere Bildwiederholraten und HDR-Unterstützung (High Dynamic Range) bei höheren Auflösungen, verbesserte Unterstützung für mehrere Anzeigekonfigurationen sowie eine verbesserte Benutzererfahrung mit erweiterten / virtuellen (AR / VR) Anzeigen, einschließlich Unterstützung für 4K -und darüber hinaus VR-Auflösungen. Mit der hocheffizienten 128b / 132b-Kanalcodierung, die mit USB4 gemeinsam genutzt wird, bietet DisplayPort™ 2.0 eine maximale Nutzlast von 77,37 Gbit/s auf vier Spuren (bis zu 19,34 Gbit/s pro Spur) und unterstützt Konfigurationen mit hoher Anzeigeleistung wie 8K (7680 × 4320), Display mit 60-Hz-Bildwiederholfrequenz mit unkomprimierter HDR-Auflösung von 30 bpp 4: 4: 4 und 16K (15360 × 8640)
60-Hz-Display mit 30 bpp 4: 4: 4 HDR-Auflösung mit Komprimierung. Mit der Veröffentlichung von DisplayPort™ Alt Mode 2.0 stehen dem USB-Ökosystem nun alle diese leistungsstarken Videofunktionen zur Verfügung.
DisplayPort-, Mini-DP- und Thunderbolt-Anschlüsse
Apropos Versionen, Spezifikationen und Standards.
Die erste Generation von DisplayPort™-Versionen begann 2006 mit der Version 1.0, die kaum in kommerziellen Produkten eingesetzt wurde. Der neueste Standard von DisplayPort™ ist die Version 2.1. Sie bietet eine Bandbreite von bis zu 80 Gbit/s, um die höchsten Anforderungen von bis zu 16K Display-Auflösung zu erfüllen.
Das Wichtigste ist hier die reine Bandbreite. Die aktuellen DisplayPort™-Versionen - 1.2, 1.3 und 1.4 - bieten eine Bandbreite von bis zu 32,4 Gbit/s - oder 25,9 Gbit/s nach Overhead -, was für einen 4K120Hz-Standardbildschirm mit 16,7 Millionen Farben (24-Bit) oder bis zu 98Hz für Bildschirme mit mehr als 1 Milliarde Farben (30-Bit) ausreicht (Overhead ist die Effizienz beim En- oder Dekodieren des Datenstroms durch die Verwendung verschiedener Algorithmen). Dies ist ein überwältigender Zuwachs an Rohbandbreite, fast das 2,5-fache von Version 1.3/1.4, aber es reicht immer noch nicht für die kommende Generation von 8K- oder sogar den neuen 16K-Displays. Infolgedessen wächst der Bedarf an mehr Bandbreite für Display-Schnittstellen weiter
Bei näherer Betrachtung der Verbesserungen in Version 2.0 wurde ein effizienteres Kodierungsschema eingeführt, das zu einem wesentlich geringeren Kodierungs-Overhead führt. Infolgedessen erreicht die effektive Bandbreite des 2.0-Standards einen Spitzenwert von 77,4 Gbit/s, das ist fast die gesamte verfügbare Bandbreite!
DisplayPort 2.0 unter der Haube: Thunderbolt 3, UHBR, etc.
Die technischen Aspekte der DisplayPort™2.0 physikalischen Schicht werden etwas näher erläutert. Die Entwicklung der nächsten Generation von externen Schnittstellen mit hoher Bandbreite wird mit jeder Generation schwieriger und teurer. Gleichzeitig war die physikalische DisplayPort-Schnittstelle ursprünglich nicht für die Bandbreiten ausgelegt, die DisplayPort 2.0 bieten wird.
Das Endergebnis ist also ein interessanter Kompromiss, und zwar einer, der mehr Bandbreite liefert und gleichzeitig die Abwärtskompatibilität mit bestehenden DisplayPort-Produkten beibehält. Der DisplayPort selbst bleibt: Er und der USB-C-Anschluss (über DP alt Mode) sind beide offizielle Anschlüsse für den neuen DisplayPort 2.0-Standard. Aus diesem Grund bleibt auch die Anzahl der Pins und der daraus resultierenden Hochgeschwindigkeits-Datenkanäle unverändert, wobei DisplayPort weiterhin über 4 Kanäle arbeitet. Schließlich behält der DisplayPort 2.0-Standard auch den paketbasierten Ansatz der Technologie für die Kommunikation bei, was bedeutet, dass die Bilddaten weiterhin als Pakete über eine Verbindung mit fester Bandbreite gesendet werden, im Gegensatz zu pixelzentrierten Pixeltaktansätzen.
Was hat sich also geändert, um DisplayPort 2.0 zu ermöglichen?
Während der namensgebende DisplayPort selbst erhalten geblieben ist, wurde der Rest der physikalischen Schicht fast vollständig ersetzt... durch Thunderbolt 3.
Anstatt zu versuchen, das Rad neu zu erfinden, beschloss die VESA, für DisplayPort 2.0 die Vorteile der bestehenden Thunderbolt 3-Technologie von Intel zu nutzen, die bereits die von der VESA gewünschten Datenraten erreicht. Ursprünglich eine proprietäre Intel-Technologie, gab Intel die Technologie Anfang 2019 als lizenzfreien Standard für die gesamte Branche frei.
Dies ermöglichte es Dritten, nicht nur reine Thunderbolt 3-Geräte zu entwickeln, sondern auch die Thunderbolt 3-Technologie für andere Standards wiederzuverwenden. Während USB4 also eine einfachere Umbenennung von Thunderbolt 3 ist, geht DisplayPort 2.0 in eine andere Richtung, indem es im Wesentlichen eine einseitige Thunderbolt 3-Verbindung schafft.
Unter der Haube
Thunderbolt 3 funktioniert ziemlich ähnlich wie DisplayPort, mit jeweils 4 Hochgeschwindigkeits-Lanes, die Datenpakete mit 20 Gbit/s übertragen. Während TB3 jedoch eine echte bidirektionale Vollduplex-Verbindung mit 2 Lanes für jede Richtung ist, konzentriert sich DisplayPort auf das Senden großer Datenmengen in nur eine Richtung: nach außen. Daher werden bei DisplayPort 2.0 die beiden eingehenden Lanes in ausgehende Lanes umgewandelt, so dass die insgesamt vier Lanes zu einer einzigen Verbindung mit 80 Gbit/s kombiniert werden können.
Der Wechsel zur Thunderbolt 3-Technologie bedeutet auch, dass DisplayPort das Signalcodierungsschema von Thunderbolt 3 übernimmt. Während DisplayPort 1.x immer eine ineffiziente 8/10b-Kodierung verwendet hat - was zu einem Overhead von 20 % führt - wird DisplayPort 2.0 eine 128/132b-Kodierung bieten, die nur 3 % Overhead hat. Aus diesem Grund sind die praktischen Bandbreitengewinne bei DisplayPort 2.0 mehr als nur die reinen Bandbreitengewinne; der Standard bietet nicht nur mehr Bandbreite, sondern nutzt sie auch effizienter. Folglich wird DisplayPort 2.0 bei seiner höchsten Datenrate eine Bandbreite von 77,37 Gbit/s bieten können.
Aber was ist mit den Kabeln?
Hier werden die Dinge etwas kniffliger, sowohl für VESA als auch für die Nutzer. Thunderbolt 3 stößt an die Grenzen der Kupferverkabelung und erfordert daher für alle außer den kürzesten Strecken eine aktive Verkabelung mit Transceivern an jedem Ende eines Kabels. Dies war zwar effektiv, trieb aber die Kosten für Thunderbolt 3-Kabel im Vergleich zu den relativ kostengünstigen USB 3 und DisplayPort 1.x-Kabeln aus Kupfer in die Höhe. Durch die Verwendung von Thunderbolt 3 als Grundlage für ihren neuen Standard hat VESA auch die Grenzen der Kabeltechnologie des Standards übernommen.
Die Antwort auf die Kabelfrage lautet also, dass VESA sie nicht wirklich beantwortet hat. Stattdessen konzentrieren sie sich darauf, was sie jetzt mit passiven Kabeln tun können
Mit DisplayPort 2.0 werden nicht nur eine, sondern drei neue Datenraten eingeführt: 10 Gbit/s pro Lane, 13,5 Gbit/s pro Lane und 20 Gbit/s pro Lane. Unter der Bezeichnung Ultra High Bit Rate (UHBR) konzentriert sich die VESA bei freistehenden Monitoren derzeit auf 10 Gbit/s pro Lane (UHBR 10), was eine Gesamtbandbreite von 40 Gbit/s ergibt.
Mit einer Datenrate, die nur halb so hoch ist wie die von DisplayPort 2.0 (und Thunderbolt 3), ist UHBR 10 so belastbar, dass es über standardmäßige passive Kupferkabel betrieben werden kann, und die Kabel sollten problemlos 2 bis 3 Meter erreichen können. Die VESA bereitet sich schon seit einiger Zeit darauf vor und UHBR 10 passt zu ihrem zuvor gestarteten DisplayPort 8K-Kabelzertifizierungsprogramm. 8K-zertifizierte Kabel werden die Anforderungen an die Signalintegrität für UHBR 10 erfüllen können.
Die Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction, FEC), die in DisplayPort 1.4 als Teil des Display Stream Compression (DSC)-Standards eingeführt wurde, ist nun ein Kernbestandteil von DisplayPort 2.0. Bei einer 2.0-Verbindung wird also ständig FEC verwendet, was die Herausforderung widerspiegelt, diese Hochgeschwindigkeitsschnittstellen dazu zu bringen, Daten ständig fehlerfrei zu übertragen.
DisplayPort 2.0 Merkmale: Obligatorische DSC, Verzweigungsgeräte und Panel Replay
Die Unterstützung der Display Stream Compression ist jetzt für DisplayPort 2.0-Geräte obligatorisch. DSC wurde bereits als Teil von DisplayPort 1.4 eingeführt - und erst ein paar Jahre später vollständig ausgearbeitet - und ist der Standard der Gruppe für eine "visuell verlustfreie" Bildkompression. DSC arbeitet mit kleinen Pixelgruppen und bietet Komprimierungsraten von etwa 3:1. Ziel ist es, Bilder gerade so weit zu komprimieren, dass Strom und Bandbreite gespart werden, ohne dass visuelle Artefakte entstehen und ohne dass es zu nennenswerten Latenzzeiten kommt.
Jedenfalls ist DSC seit DisplayPort 2.0 ein wesentlicher Bestandteil des DisplayPort-Standards. Um es klar zu sagen: 2.0-Geräte müssen DSC nicht verwenden - die Präferenz liegt eindeutig bei unkomprimierten Bildern, wenn die Bandbreite dies zulässt -, aber 2.0-Geräte müssen in der Lage sein, DSC-komprimierte Daten zu kodieren, weiterzuleiten und zu dekodieren. Dies wird im Laufe der Zeit die Grundlage dafür schaffen, dass Hersteller Monitore entwickeln und auf den Markt bringen, die DSC (zumindest in bestimmten Modi) benötigen, da sie Monitore mit dem Wissen verkaufen können, dass alle 2.0-Geräte sie ansteuern können.
Panel-Wiedergabe
Apropos Effizienz: Mit dem DisplayPort 2.0-Standard wird eine weitere optionale Funktion des Herstellers eingeführt, die sich auf die Energieeffizienz konzentriert, nämlich Panel Replay. Panel Replay wurde von früheren Panel Self Refresh-Technologien abgeleitet, die Teil des eingebetteten DisplayPort-Standards sind. Panel Replay ist ein partieller Selbstaktualisierungsmechanismus, der es einem System ermöglicht, nur den Teil eines Bildes zu übertragen und zu aktualisieren, der sich seit dem vorherigen Videobild geändert hat. Wie PSR in eDP ist diese Funktion in erster Linie für Laptops und andere mobile Geräte gedacht, bei denen der Stromverbrauch und die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Akkulaufzeit wichtige Eigenschaften sind. Durch die Übertragung von weniger Daten wird nicht nur der Energieverbrauch für die Übertragung von Bits reduziert, sondern auch der Verarbeitungsaufwand für den Display-Controller.
Nicht zuletzt wird mit DisplayPort 2.0 auch die Funktionsweise von "Zweiggeräten" im Standard aktualisiert. DisplayPort 1.x erforderte, dass das Verzweigungsgerät einen DisplayPort-Bitstrom dekodieren konnte, was bei einer Datenmenge von 20 Gbit/s und mehr kein leichtes Unterfangen darstellte, da es sich im Wesentlichen um Splitter in einem Multi Stream Transport-Setup handelte. Für die Version 2.0 wurden die Verzweigungsgeräte etwas vereinfacht und sind nun in der Lage, Daten weiterzuleiten, anstatt sie zu dekodieren. Dies sollte die Implementierung von MST (und Daisy Chaining) insgesamt etwas einfacher machen, da die Verzweigungsgeräte nicht mehr so komplex sein müssen.
Abschließend möchte ich noch anmerken, dass ich im Vorfeld der heutigen Veröffentlichung der Spezifikationen auch nach dem Stand der Unterstützung für variable Bildwiederholungen bei DisplayPort gefragt habe. VESA Adaptive Sync ist eine optionale Funktion für Monitore unter DisplayPort 1.x, und das wird auch unter DisplayPort 2.0 so bleiben. Die Hersteller können es also weiterhin als nützliche Funktion für ihre Monitore hinzufügen, aber es gibt keine Pläne, es verpflichtend zu machen. Die neueste Version des DisplayPort-Standards ist bei weitem die größte Aktualisierung des PC-Display-Standards seit seiner Einführung im Jahr 2007. Durch das Ersetzen der DisplayPort-Physikschicht durch Thunderbolt 3 hat die VESA das Bandbreitenpotenzial von DisplayPort deutlich erhöht und damit die Grundlage für 8K-Monitore und darüber hinaus geschaffen.
Die neueste DisplayPort-Spezifikation sorgt für eine bessere Abstimmung mit USB Typ-C und USB4 und fügt neue Funktionen für ein effizienteres DisplayPort-Tunneling über USB4 hinzu.
Entwicklung der DisplayPort™-Datenbandbreite
BEAVERTON, Oregon - 17. Oktober 2022 - Die Video Electronics Standards Association (VESA®) gab heute die Freigabe von DisplayPort 2.1 bekannt, der neuesten Version der DisplayPort-Spezifikation, die mit der vorherigen Version von DisplayPort (DisplayPort 2.0) abwärtskompatibel ist und diese ablöst. VESA hat eng mit den Mitgliedsunternehmen zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass Produkte, die DisplayPort 2.0 unterstützen, auch den neueren, anspruchsvolleren DisplayPort 2.1-Spezifikationen entsprechen. Aufgrund dieser Bemühungen wurden alle zuvor zertifizierten DisplayPort 2.0-Produkte, einschließlich UHBR (Ultra-high Bit Rate)-fähiger Produkte - ob GPUs, Docking-Station-Chips, Monitor-Skalar-Chips, PHY-Repeater-Chips wie Re-Timer oder DP40/DP80-Kabel (einschließlich passiver und aktiver und mit Full-Size-DisplayPort-, Mini-DisplayPort- oder USB-Type-C-Anschlüssen) - bereits für die strengere DisplayPort 2.1-Spezifikation zertifiziert.
Weitere Informationen zu VESA, finden Sie unter t http://www.vesa.org/
DisplayPort 2.1
Die wichtigste Änderung in v2.1 ist ein besseres Verständnis der 2 verschiedenen unterstützten Geschwindigkeiten, DP40 und DP80. DisplayPort 2.1 hat auch die DisplayPort-Kabelspezifikation aktualisiert, um eine größere Robustheit und Verbesserungen für Full-Size- und Mini-DisplayPort-Kabelkonfigurationen zu bieten, die eine verbesserte Konnektivität und größere Kabellängen (über zwei Meter bei DP40-Kabeln und über einen Meter bei DP80-Kabeln) ohne Beeinträchtigung der UHBR-Leistung ermöglichen. VESA-zertifizierte DP40-Kabel unterstützen die UHBR10-Verbindungsrate (10 Gbit/s) mit vier Lanes und bieten einen maximalen Durchsatz von 40 Gbit/s, während VESA-zertifizierte DP80-Kabel die UHBR20-Verbindungsrate (20 Gbit/s) mit vier Lanes unterstützen und einen maximalen Durchsatz von 80 Gbit/s bieten.
Aufgrund der höheren Geschwindigkeit (Lesefrequenzen) musste das physikalische Layout der DisplayPort-Anschlüsse (sowohl Mini DP als auch DP) angepasst werden, um Übersprechen und Jitter zu vermeiden. Alle diese Änderungen wurden vorgenommen, um das aktuelle Pin-Layout und die physischen Abmessungen dieser beiden Anschlüsse zu berücksichtigen.
Das Erreichen eines robusten, durchgängigen visuellen Erlebnisses für den Nutzer hat für die DisplayPort-Spezifikation der VESA weiterhin oberste Priorität, egal ob über ein natives DisplayPort-Kabel, über den DisplayPort Alt Mode (DisplayPort über den USB Type-C-Anschluss) oder über die USB4-Verbindung getunnelt. DisplayPort 2.1 wurde daher enger an die USB-Typ-C-Spezifikation sowie an die USB4-PHY-Spezifikation angepasst, um einen gemeinsamen PHY zu ermöglichen, der sowohl DisplayPort als auch USB4 bedient. Darüber hinaus hat DisplayPort 2.1 eine neue Funktion zur Verwaltung der DisplayPort-Bandbreite hinzugefügt, die es ermöglicht, dass DisplayPort-Tunneling effizienter mit anderem E/A-Datenverkehr über die USB4-Verbindung koexistiert. Diese gesteigerte Effizienz kommt zu der vorgeschriebenen Unterstützung für den visuell verlustfreien Display Stream Compression (DSC)-Codec der VESA und die Panel Replay-Funktion der VESA hinzu. Die DSC-Bit stream-Unterstützung kann die DisplayPort-Transportbandbreite um mehr als 67 Prozent ohne visuelle Artefakte reduzieren, während die VESA-Panel-Replay-Fähigkeit die DisplayPort-Tunneling-Paket-Transportbandbreite um mehr als 99 Prozent reduzieren kann, wenn der Panel-Replay-Betrieb ausgeführt wird.
Die fortschrittlichen Funktionen der DisplayPort-Videoschnittstelle werden durch die unschätzbaren Beiträge von mehr als 300 VESA-Mitgliedsunternehmen aus der gesamten Elektronikbranche ermöglicht.
Einen vollständigen Uberblick über unsee Allgemeinen Geschäftsbedingungen finden Sie auf www.club-3d.com..